工程测量在地质勘探中实施方案

【摘 要】通过 GPS、水准仪、全站仪与经纬仪进行地质勘探工程测量进行比较，阐述科技技术进步使地质勘探工程测量步入一个崭新阶段。

【关键词】工程测量；地质填图及坑探测量；地质剖面测量

引言

伴随测绘技术和测绘仪器设备的发展，地质勘探工程测量由传统的经纬仪、光电测距仪、水准仪、平板仪及手工记录计算的方法，转变为使用全站仪、 电子水准仪、GPS、 与其相互支持成熟的计算机软件，为测绘行业测量方法带来质的变革。笔者从事多年地质测绘工作，就 GPS、全站仪与经纬仪、水准仪在地质勘探工程测量中的施测方法进行对比，用以说明现代技术进步如何为地质勘探提供更好更快的服务。

1 地质勘探工程测量

地质勘探工程测量的主要内容有：地质填图测量、坑探工程测量、钻探工程测量、地质剖面测量，包括勘探区平面、高程控制测量，勘探区地形图测绘和地质勘探工程测量。地质勘探工程测量主要工作是布测勘探基线、勘探线，测量勘探线剖面，测量定位勘探线基点、端点、探槽、探井、坑口、取样钻孔、地质点，以及勘探坑道及竖井联系测量等。勘探工程测量需提交矿区地形图、剖面图、勘探工程点位布置图、点位坐标高程及控制资料等。

2 地质勘探工程测量控制网的建立

2.1 控制测量

为了进行上述测量工作，一般应根据勘探区的交通、自然地理、水文、气候等特点在勘探区域布设测量控制网。 常规方法应根据勘探面积、勘探网密度、地形条件，布设四等或 5 秒控制网锁及经纬仪导线网，在此基础上再以线形锁、测角交会、导线等方法加密。 独立控制网的高程用等外水准测定，加密点的高程可是精度要求，采用等外水准或三角高程测定。 使用的仪器大多为 J2 级经纬仪和 DS3 级水准仪。目前所使用的仪器多为 GPS 和全站仪，GPS 卫星定位技术以其功能多、精度高、速度快、操作简单、观测点间无需通视、抗干扰性能好等诸多优点广泛使用， 控制网多采用静态 GPS 观测数据经解算平差求得控制点成果，加密点可采用动态 GPS（动态 GPS 又称为 RTK，即实时GPS 测量，主要进行图根、碎部测量及工程放样等）或全站仪测得。 按规范要求，平面控制测量根据测区面积及测图比例尺，一般在十平方公里以下可布设 E 级 GPS 网或工程四等控制网； 测区高程基本控制应为三、四等水准或四等光电测距高程导线。如矿区面积小，矿区高程控制采用静态 GPS 高差代替三角高程测量高差来实现， 相邻 GPS 点通过全站仪对向测量对比，高差附合较好，可满足测图精度要求。

上述方法前者费时费力，观测数据手工记录居多，整理计算繁琐复杂，容易出错；后者省时省力，观测数据自动记录，减少了人为误差，计算大多依靠软件，快速简洁直观准确。

2.2 地质勘探工程测量执行的规范及标准

依据专业特性， 原来大多执行中华人民共和国地质矿产部批准，1990-01-01 实施的《地质矿产勘查测量规范》。 现在还须执行《全球卫星定位系统（GPS）测量规范》。

3 勘探区地形测绘

勘探区地形图测绘原来大多采用大平板仪、 经纬仪配合小平板仪、经纬仪草图法等实测。 由于上述方法受测量距离及现场绘制等条件限制，视距长度较短，地形尺较笨重，使得每天的劳动强度较大，人员较多，观测员、记录员、司尺员等 3-5 人组成一个测量组，手工绘制使得每天的成绩很难提高。 而现在基本采用采用动态 GPS 和全站仪（数字全站仪以其一站式完成测距、定位、测高、数字化存贮等功能，在工程测量中广泛使用）相组合的方法施测。 RTK 和全站仪可全信息记录碎部点信息，测量过程中同时画出详细草图，野外结束后把数据文件传到电脑，根据草图用成图软件编绘成地形图。 动态 GPS 采集地形点只要 1-2 人一组，并且不需测站与碎部点间通视，同时也可布设部分图根点；全站仪选择在视野相对较开阔地方测图，这样优势互补提高工效。 RTK、全站仪全程记录和储存了点位数据，精度比经纬仪或平板仪视距质量大大提高，不会因人为因素产生读数错误，有效剔除了粗差，满足地形测量精度要求。

4 勘探区地质勘探工程测量

4.1 勘探基线、基点布测测量

常规进行勘探基线、基点布测时，测量人员根据确定的起点，埋设标石，用经纬仪根据控制点联测起点坐标，再在起点上架设经纬仪设置勘探基线方位角，从而在实地设置出勘探方向线，布测基线长度并测出另一端点坐标。 还可采用经纬仪照准另一端点定向，按设计长度用红外测距量测出各基点位置，为了点位准确，常用正倒镜法设置方向线取中点定向，精确测距定出点位，埋设标石。 而现在多用动态 GPS测出起点坐标，利用起点坐标、勘探线方位角和基线长度，计算出另一基线端点坐标，再根据点放样或线放样的方法在实地确定出另一端点点位，埋石设置标石。 勘探基线上的基点，也可用动态 GPS 采用线放样法精确施测，按基点到起点距离，确定各基点的位置并埋设标石。或者使用全站仪按上述经纬仪方法布测。

4.2 勘探线剖面测量

勘探线剖面垂直于基线，基线端点首先要进行放样埋石。 剖面测量从基点开始向两边施测。 以前使用经纬仪与全站仪测量方法一样，只是手工记录计算后展会与图上。 现在用全站仪测量时，仪器架在基点，用基线定向旋转 90 度即剖面线方向，沿线测量剖面到设计端点。全站仪可全信息记录与起点的里程和高程，测量过程中同时画出详细草图，剖面端点埋石并和控制网联测，野外结束后把数据文件传到电脑，根据草图用成图软件编绘成剖面图。 用动态 GPS 施测时，首先根据基点和剖面设计长度，计算出两端点的坐标，然后采用线放样方法，用移动站沿线采集剖面上的地形点坐标高程， 直到剖面两端设计长度。 野外采集结束后，把坐标文件传入电脑，用 CASS 成图软件编制成里程、高程文件，按草图制成剖面图。

4.3 地质填图测量

地质填图用地形图作底图，将地质点测绘到地形图上据其描绘岩层和矿体界线，并填绘地层符号。 测定地质点以前一般采用经纬仪测碎部点的测绘方法，也可采用图解交会法，布设控制点较繁琐；如比例尺相对较小地质人员也可使用罗盘和目测法标定。现在基本采用 RTK测绘，简洁方便，如比例尺相对较小直接使用手持 GPS 测定并自动记录，进而转汇到地形地质图上。在地质勘探工程测量中，这两种设备取长补短，解决了过去利用常规方法测量时间长、野外工作量大等难题，节省了人力物力财力的投入。

4.4 钻孔、探槽端点的测量

钻孔和探槽有在矿区普查、详查时已布设的，有在勘探时新布设的，前者只需联测出钻孔和探槽端点的坐标高程，后者则根据设计坐标在实地放样出钻孔和探槽端点位置，指导施工，再把施工后的钻孔和探槽端进行联测，测出其坐标高程，以前用经纬仪可采用前方交会、支导线等方法施测，距已知点很近时可用测地形点的方法施测。 现在多采用全站仪直接碎部点的方法测定，也可用动态 GPS 进行测量。

5 结论

随着科学技术的发展，测会仪器不断更新 ，过去常用的经纬仪、平板仪测图已被彻底淘汰，取而代之则用全站仪和制图软件成图系统。 控制测量也基本上被高精度的 GPS独享。 静态 GPS 高差替代水准测量高差，通过全站仪三角高程复核，实现了勘探区内高程控制。全站仪测距代替了钢卷尺和视距测量那些常规作业方法。RTK 广泛应用于工程放样和地形图测量， 用 RTK 测量地形图不用布设大量的控制点，测点之间也不用通视，成果资料的精度不但得以提高，还可在电脑的辅助下可以重复利用。 使得测量过程得以节省了人力物力财力，降低了成本，提高了经济效益。

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